衡水学院 《物理化学》 第四章 多组分系统热力学 作业及答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/4/30 23:41:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

[192-3] 在25℃,1 kg水(A)中溶有醋酸(B),当醋酸的质量摩尔浓度bB介于0.16 mol·kg-1和

2.5 mol·kg-1之间时,溶液的总体积

V/cm3?1002.935?51.832[bB/(mol?kg?1)]?0.1394[bB/(mol?kg?1)]2

求:⑴把水(A)和醋酸(B)的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系; ⑵bB = 1.5 mol·kg-1时水和醋酸的偏摩尔体积。

??V?解:⑴VB?? ??n???B?T,p,nA ?1??V??? ??mA??bB?T,p,nA2?1??1002.935?51.832bB?0.1394bB ? ?mA??bB??T,p,nA???(51.832?0.2788bB)cm3?mol?1

??VA?V?nBVB nA ?V?bBmAVB

mAMA2

1002.935?51.832bB?0.1394bB?1?bB(51.832?0.2788bB) ?

118.016?10-3 ?(18.0689-0.0025114bB)cm?mol

23?1⑵将bB = 1.5 mol·kg-1代入上式,得

VB?51.832?0.2788bB?51.832?0.2788?1.5?52.2502(cm3?mol?1)

2VA?18.0689-0.0025114bB?18.0689-0.0025114?1.52?18.0632(cm3?mol?1)

√[192-4] 60℃时甲醇(A)的饱和蒸气压是 83.4 kPa,乙醇(B)的饱和蒸气压是 47.0 kPa。

二者可形成理想液态混合物。若混合物中二者的质量分数各为0.5,求 60℃时此混合物的平衡蒸气组成,以摩尔分数表示。

?解:已知p?A?83.4kPa,pB?47.0kPa,mA?mB

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则xA?mAmB?MAMBmAMA?MB46??0.5897,xB?1?xA?1?0.5897?0.4103

MB?MA46?32pAp?x83.4?0.5897yA???AA???0.7183

pA?pBpAxA?pBxB83.4?0.5897?47.0?0.4103yB?1?yA?1?0.7183?0.2817

√[192-5] 80℃时纯苯的蒸气压为100 kPa,纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液

态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物,80℃时气相中苯的摩尔分数y(苯)= 0.300,求液相的组成。

???100kPa,pB?38.7kPa,yA?0.300 解:已知pAp?x由yA??AA?

pAxA?pBxB?pByA38.7?0.300可得xA????0.1423

pByA?p?(1?y)38.7?0.300?100?(1?0.300)AAxB?1?xA?1?0.1423?0.8577

√[193-7] 20℃下 HCl 溶于苯中达平衡,当气相中HCl 的分压为 101.325 kPa 时,溶液中

HCl 的摩尔分数为 0.0425。已知 20℃时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa,若 20℃时HCl 和苯蒸气总压为101.325 kPa,求100 g苯中溶解多少克HCl。

??10.0kPa,当xB?0.0425时,pB?101.325kPa 解:已知pA设 HCl 在苯中的溶解符合 Henry 定律 则kx,B?pB101.325??2384.1(kPa) xB0.0425设当HCl 和苯蒸气总压为101.325 kPa时,溶液中 HCl 的摩尔分数为x?B

??则pA?pB?p?A(1?xB)?kx,BxB?101.325

?即10.0?(1?x?B)?2384.1xB?101.325

解得x?B=0.03847

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mB36.5x?代入数据有0.03847? B?mAmB100mB??MAMB7836.5解得mB=1.872 (g)

[193-12] 25℃下,由各为0.5mol的A和B混合形成理想液态混合物,试求混合过程的ΔmixV,

ΔmixH,ΔmixS,ΔmixG。

解:ΔmixV = 0 ΔmixH = 0 ΔmixS = - R(nAlnxA + nBlnxB )

= -8.314×(0.5×ln0.5 + 0.5×ln0.5) = 5.763 (J·K-1)

ΔmixG = RT(nAlnxA + nBlnxB )。

= 8.314×298.15×(0.5×ln0.5 + 0.5×ln0.5) = -1718 (J)

[193-13] 液体B与液体C可形成理想液态混合物。在常压及25℃下,向总量 n = 10 mol,

组成 xC = 0.4的B,C液态混合物中加入14 mol的纯液体C,形成新的混合物。求过程的ΔG,ΔS。 解:可设计如下途径:

6 mol B + 4 mol C 原理想混合物 mBMB+14 mol C 6 mol B + 18 mol C 新理想混合物 ⑴ 6 mol B ⑵ +4 mol C +14 mol C

方法一:?G1???nBRTlnxB??6RTln0.6?4RTln0.4

B?G2??nBRTlnxB?6RTlnB618?18RTln 2424?G??G1??G2

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